Bachelor's Thesis

Quarry dispenser control

Final Thesis 21.05 MB Appendix 8.6 MB

Author of thesis: Jakub Fedor

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the design and implementation of a control system for a bulk material dispenser in a quarry and the development of its functional prototype. The theoretical part of the thesis focuses on the system design with regard to economic efficiency, universal implementability, and reliability. It also discusses the behavior of bulk materials within the storage hopper and the design of a computational model for converting the measured material level in the hopper into the material mass stored in the hopper. The practical part of the thesis is focused on the development of a portable simulation prototype of the system. Specifically, it describes the selection of appropriate components, their interconnection, and the development of an operator PLC application. Attention is also devoted to verifying the functionality of the simulation prototype and validating the proposed computational model.

Keywords:

PLC, HMI, gravel hopper, dispenser, quarry

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval připravenou prezentaci a následně odpovídal na tři dotazy položené oponentem závěrečné práce. V diskusi se následně komise shodla s posudkem oponenta. Proběhla diskuse ohledně běžné praxe a použití výstupu bakalářské práce v kamenolomu. Student obhájil bakalářskou práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Fialka, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Pohl, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Student se v rámci vlastního zadání seznámil s problematikou tvorby malého rozvaděče pro zařízení na bázi PLC spolu s vytvořením SW a oživením.
V rámci práce se podařilo zařízení oživit a nasadit. V rámci testovacího provozu se podařilo alespoň jednou nasbírat dat z dostupného senzoru během vyprazdňování výdejníku. Jakmile bude k dispozici více dat, bude možné upravit rekonstrukci zbývající hmotnosti kamene lépe.
Z formálního hlediska jsem nenašel nedostatky. Přiložené elektro-schéma je přehledné stejně jako postup tvorby modelu. Některé pasáže jsou avšak krkolomné.
Student pracoval po celou dobu samostatně, přičemž konzultoval postup a dílčí výsledky v případě potřeby. Points proposed by supervisor: 88

Grade proposed by supervisor: B

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací řídicího systému pro ovládání výdejníku sypkých materiálů v kamenolomu, včetně vytvoření funkčního prototypu a matematického modelu pro přepočet hladiny materiálu na hmotnost. Téma práce tak považuji za poměrně komplexní.
Student zvolil koncepční přístup k řešení dané problematiky, kde na úvod definuje požadavky na celý systém i jednotlivé funkční prvky, na jejichž základě, společně s provedeným průzkumem trhu, pak navrhuje strukturu celého systému. Výběr každého prvku je v práci řádně odůvodněn. Následuje popis zapojení komponentů a rozvaděče včetně příslušných elektroschémat, která jsou k dispozici v příloze. Velká část práce je pak věnována matematickému modelu pro odhad množství kameniva na základě měření jeho výšky v rámci konkrétního zařízení – výdejníku. Zde student nejprve popisuje problematiku chování sypkých materiálů doplněnou o rozbor faktorů ovlivňujících ukládání materiálu v zásobníku a následuje návrh matematického modelu na základě změřených dat. Ačkoli samotný postup lze považovat za koncepční, velkou slabinou je zde nedostatek dat a jejich kvalita, což však, dle zdůvodnění v práci, bylo způsobeno okolnostmi, nikoli pochybením studenta. Student se tak snaží pomocí regresních metod sestavit vhodný a dostatečně přesný model hmotnosti doplněný o výpočet absolutních i relativních chyb, avšak návrh systému pro kompenzaci odchylek vzhledem k omezené datové sadě dle mého názoru postrádá relevantnost. Výsledkem je pak model pracující s relativně velkou maximální chybou a je otázka, jak významný je reálně vliv kompenzační metody, kterou student navrhl. Na druhou stranu je na úkor poměrně obšírného popisu modelu poměrně upozaděna část zabývající se návrhem a implementací PLC kódu a vizualizace, které by si, dle mého názoru, zasloužily větší prostor. Z odborného hlediska však předložená práce prokazuje poměrně dobrou znalost řešené problematiky. Student zvolil vhodnou koncepci založenou na PLC řízení, fyzickém obslužném rozhraní a signalizaci stavu systému, přičemž návrh je technicky konzistentní a prakticky využitelný. Za hlavní klad považuji funkční realizaci prototypu a snahu o návrh matematického modelu skutečného provozního procesu i přes nepříznivé okolnosti vedoucí k jeho snížené přesnosti.
Po stránce prezentační je práce zpracována přehledně, s logickou strukturou a odpovídajícím rozsahem. Oceňuji zejména členění na teoretickou část, návrh systému, realizaci zapojení, návrh modelu a závěrečné ověření funkčnosti, které usnadňuje orientaci v textu. Formální úprava je převážně na dobré úrovni, avšak místy se vyskytují stylistické či jazykové nepřesnosti. U použitých regresních metod chybí odkazy na literární zdroj, ze kterého byly rovnice čerpány, v tab. 3.3 je pak nesprávně uvedena jednotka absolutní chyby. Až na uvedené drobné nedostatky práce dle mého názoru svědčí o dobré úrovni bakalářských schopností studenta a o jeho schopnosti samostatně řešit technický úkol od návrhu až po realizaci a ověření funkce. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení 88 b/B. Topics for thesis defence:
  1. 1. Jaké jsou hlavní limity navrženého systému (z pohledu robustnosti, průmyslové komunikace, odolnosti vůči prostředí a bezpečnosti provozu) v reálném kamenolomu a co by bylo nutné změnit pro plnohodnotné nasazení?
  2. 2. Při validaci uvádíte, že maximální relativní chyba modelu je cca 25 %. Na základě čeho soudíte, že je tak velká chyba přijatelná? Jaké byly dle Vašeho názoru kritické zdroje nepřesnosti při validačním měření?
  3. 3. Práce je založena na datech z jednoho ultrazvukového snímače hladiny. Je toto v daném provozu běžný stav, nebo bývají v praxi k dispozici i další údaje, které by umožnily přesnější odhad hmotnosti materiálu?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová